MANUAL PARA REVISION ESTUDIOS GEOTÉCNICOS

(1)

El presente “Manual para la Revisión de Estudios Geotécnicos” es uno de los resultados del

Estudio “Realización de Manuales Técnicos para la Revisión y Aprobación de Estudios y Diseños de Carreteras” que se llevó a cabo con la colaboración y financiamiento del Real Gobierno de Dinamarca por medio del Programa de Apoyo al Sector Transporte – PAST-DANIDA y con el decisivo apoyo y dirección del Ministerio de Transporte e Infraestructura por medio de la

División General de Planificación (DGP).

Dicha consultoría fue realizada por la firma Corea y Asociados S.A. (CORASCO), con un equipo de especialistas profesionales nicaragüenses. El presente manual fue elaborado con la participación del Ing. Bladimir Zelaya Gutiérrez y un equipo de ingenieros de la DGP. El Ing. Zelaya es un reconocido profesional de la ingeniería con estudios especializados en geotecnia y con más de 25 años de experiencia profesional en la ejecución de proyectos viales.

Este primer esfuerzo para normalizar los procesos de revisión de estudios y diseños viales, implicará necesariamente el estudio de los mismos e iniciar su aplicación en proyectos, esta herramienta será de mucha utilidad tanto para los equipos de profesionales del área de planificación como para las áreas que administran proyectos de construcciones viales puesto que todos están involucrados en diversos momentos en la revisión de estudios y diseños. Es necesario además, iniciar una etapa de monitoreo para llevar registros acerca de los resultados en la aplicabilidad de estos manuales de forma que en el futuro se puedan hacer las adecuaciones y actualizaciones que se consideren necesarias.

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I. INTRODUCCIÓN

... 3

1.1 OBJETIVOS GENERALES ... 3

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 3

II. ESTUDIOS DE SUELOS PARA CARRETERAS

... 5

2.1 ALCANCES ... 5

2.2 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN GEOLÓGICA GEOTÉCNICA ... 5

2.3 TRABAJOS DE CAMPO ... 5

2.3.1 ESTUDIO GEOLÓGICO DE SUPERFICIE ... 5

2.3.2 EXPLORACIONES DEL SUBSUELO ALO LARGO DEL TRAZADO DE LA VÍA YEN LAS ÁREAS DE FUENTES DE MATERIALES. 6 2.4 TRABAJOS DE LABORATORIO ... 8

2.5 INFORME ... 10

III. ESTUDIO DE SUELOS PARA CIMENTACIONES DE PUENTE

... 14

3.1 ALCANCES ... 14

3.4 TRABAJOS DE LABORATORIO ... 15

3.5 INFORME ... 16

IV. ESTUDIO DE SUELOS EN SITIOS DE TALUDES VULNERABLES

... 18

4.1 ALCANCES ... 18

4.3.1 ESTUDIO GEOLÓGICO DE SUPERFICIE ... 18

4.3.2 EXPLORACIONES DEL SUBSUELO EN EL SITIO DE TALUD A INVESTIGAR. ... 19

4.4 TRABAJOS DE LABORATORIO ... 19

4.5 INFORME ... 20

V. CRITERIOS PARA REVISIÓN DE ESTUDIOS DE SUELOS

... 22

5.1 ESTUDIOS DE SUELOS PARA CARRETERAS ... 22

5.1.1 GEOLOGÍA ... 22

5.1.2 GEOTECNIA ... 22

5.1.3 FUENTES DE MATERIALES ... 23

5.1.4 COMPROBACIÓN SOBRE EL TERRENO ... 23

5.2 ESTUDIO EN SITIOS DE PUENTE ... 23

5.2.1 GEOLOGÍA ... 23

5.2.2 GEOTECNIA ... 24

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5.4 INSTRUCCIÓNES PARA LA REVISIÓN DE UN ESTUDIO DE SUELOS CON LISTA DE CHEQUEO

... 27

5.4.1 LISTADECHEQUEOPARALOSESTUDIOSDESUELOS ... 28

5.4.1.2 Sección I: Descripción Del Proyecto ... 28

5.4.1.2 Sección II: Trabajos De Campo Y Laboratorio ... 29

5.4.1.3 Sección III: Presentación De Informe ... 32

5.5 INFORME DE REVISION. ... 33

VI. CONCEPTOS A CONSIDERAR EN LA APLICACIÓN DE LA GEOTECNIA

... 34

6.1 GENERALIDADES ... 34

6.2 CONCEPTOS BASICOS ... 35

6.2.1 ENSAYES DE LABORATORIO ... 35

6.2.2 CLASIFICACIÓN AASHTO: ... 37

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I. INTRODUCCIÓN

El estudio geotécnico tiene por finalidad analizar y cuantificar las características geomecánicas de los terrenos atravesados o afectados por las obras y su entorno o zona de influencia.

Un estudio geotécnico se compone de varias fases empezando por el establecimiento de la campaña geotécnica a realizar y siguiendo con la realización de las prospecciones de campo, ensayos de laboratorio y un informe final donde figuraran de forma explícita conclusiones y recomendaciones.

Evidentemente es necesario que el estudio geotécnico este coordinado con otros especialistas del proyecto pero muy especialmente con el estudio geológico. Muchas veces un estudio geotécnico no es correcto por la falta de un estudio geológico ya que, por lo general, en la mayoría de los proyectos no se realiza.

En este documento se establecen los procedimientos a seguir para la caracterización Geotécnica de los Suelos que conforman los estratos del terreno de cimentación a lo largo de la vía y en los sitios de Puentes, así como de las Fuentes de Materiales a fin de determinar su uso en la obra en función de su calidad. Se indica también el procedimiento para la obtención de parámetros de suelo necesarios para la evaluación de estabilidad de taludes en sitios vulnerables y se establecerán criterios para la revisión de los estudios de suelos.

1.1 OBJETIVOS GENERALES

 Elaborar un documento que contenga los lineamientos mínimos para la realización de estudios de suelos para carreteras.

 Determinar los parámetros de suelo a utilizar en el diseño del proyecto

 Establecer algunos criterios que se deben considerar para la revisión de estudios de suelos

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Establecer la metodología para realizar los Estudios de suelos para carreteras y para su revisión.

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 -La Investigación de los sitios de ubicación de fuentes de materiales existentes a lo largo de la carretera y que pueden ser utilizadas en su construcción.

 -Caracterizar los tipos de suelos existentes en los sitios de puentes para fines de dimensionamiento de sus fundaciones.

 -Determinar los parámetros de suelo para el cálculo de estabilidad en sitios de taludes vulnerables.

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II. ESTUDIOS DE SUELOS PARA CARRETERAS

2.1 ALCANCES

Los estudios de suelos para carreteras deben suministrar datos suficientes del subsuelo que permitan definir las propiedades geotécnicas más importantes de los suelos y materiales por los que atraviesa el proyecto y señalar las unidades geomorfológicas a las que pertenecen. Para ello se tiene que llevar a cabo la investigación sistemática de los terrenos del trazado de la vía; junto con un estudio, más detallado, de los puntos en los que sea previsible la aparición de algún problema particular.

Debe, además, suministrar información para la selección de Bancos de préstamos de materiales para terracerías, sub-base y base.

2.2 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN GEOLÓGICA GEOTÉCNICA

Se recopilará toda la información existente en estudios previos, así como Mapas geológicos publicados por el Instituto Nacional de Estudios Territoriales (INETER) y Fotografías aéreas de la zona en estudio para delinear las unidades geomorfológicas por la que atraviesa la carretera y definir las estructuras geológicas más importantes.

2.3 TRABAJOS DE CAMPO

El trabajo de campo debe incluir:

2.3.1 ESTUDIO GEOLÓGICO DE SUPERFICIE

El estudio geológico de superficie debe comprender:

 -La descripción visual de los diferentes tipos de afloramientos de rocas, el grado de meteorización, las fallas y otros defectos que puedan detectarse en dichas rocas.

 -La descripción visual de los diferentes tipos de suelos.

 -La ubicación de fuentes de materiales a ser investigadas a fin de determinar su calidad para su posible uso en la construcción de la vía.

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2.3.2 EXPLORACIONES DEL SUBSUELO ALO LARGO DEL TRAZADO DE LA VÍA YEN LAS ÁREAS DE FUENTES

DE MATERIALES.

La exploración a lo largo del trazado de la vía varía según la clasificación funcional del camino a investigar y consistirá:

-En Caminos Totalmente Nuevos, Estudios de prefactibilidad, Estudios de factibilidad, Caminos de penetración (Caminos rurales) se harán, como mínimo, cuatro (4) sondeos manuales por kilómetro, con una distancia entre sondeos de 250 m, con una profundidad de 1.2 a 1.5 m.

En Caminos que serán adoquinados la cantidad de sondeos será de cuatro por kilómetro con una profundidad de 1.50 m.

-En caminos que en que la capa de rodamiento será de mezcla asfáltica o de concreto hidráulico la distancia entre sondeos será de 100 m (10 sondeos por kilómetro), con una profundidad de 1.50 m.

La profundidad de los sondeos, estará referida al nivel de la subrasante proyectada para cada tipo de camino a investigar.

En todos los casos se debe registrar la profundidad del nivel freático, en caso de encontrarlo.

De igual manera, en todos los casos, de encontrarse problemas de filtraciones o nivel freático alto, o bien suelos muy arcillosos o con diferencias notorias en las características de los estratos entre sondeos contiguos, la separación entre sondeos puede ser menor a fin de definir el área afectada por dichas características, pero como mínimo se hará un sondeo adicional entre sondeos. Así mismo en áreas en donde se encuentre suelo blando, fango o suelos orgánicos expansivos, los sondeos podrán tener distancias menores y mayor profundidad a fin de determinar la potencia de dichos estratos

Si encuentran estratos rocosos, la profundidad de los sondeos puede ser menor, si la continuidad de dichos estratos se garantiza a la profundidad alcanzada.

Se tomarán muestras de los estratos encontrados, en cada sondeo, las que serán trasladas al laboratorio para su análisis correspondiente.

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Camino Tipo de material Frecuencia de ensaye CBR

Camino Nuevo,

Estudios de Prefactibilidad, Estudios de Factibilidad Camino Rural

Al material de menor calidad en las Capas inferiores, a profundidades menores de 60 cm.

Cada un kilómetro

Camino Adoquinado Capa de Superficie

Cada 2 kilómetros o cuando cambie el material

Cada un kilómetro

Camino con capa de rodamiento de mezcla asfáltica o de concreto hidráulico

Capa de Superficie

Cada 2 kilómetros o Cuando cambie el material

Cada 500 metros

-En Carreteras asfaltadas existentes la cantidad de sondeos a realizar varía según las características de los estratos que conforman la estructura de pavimento, pero como regla general se efectuarán cuatro (4) por kilómetro.

Las muestras para ensayes de CBR se tomarán a cada 2 kilómetros en las capas de Sub-base y Base ó cuando cambie el material y a cada un (1) kilómetro en la sub-rasante.

Se hará un levantamiento detallado de daños superficiales, en el que por observación visual se indicará los tramos con hundimientos de Sub-base y Base, así como fallas en taludes de corte y terraplenes.

Se harán mediciones de deflextometría en cada carril a distancias no mayores de 100 m.

Exploración en áreas de Fuentes de Materiales

En las áreas de ubicación de fuentes de materiales se deben realizar:

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En Fuentes de Materiales actualmente en explotación con características homogéneas se tomarán tres (3) muestras del corte existente y de las heterogéneas se tomarán dos muestras de cada tipo de material.

En las Fuentes de material rocoso nuevas se harán sondeos mecanizados (perforaciones) con profundidades que permitan determinar la potencia de material existente y/o hasta la profundidad propuesta de explotación, en función del volumen a utilizar en la obra proyectada. La cantidad de sondeos no será menor de cinco (5). En Fuentes actualmente en explotación se tomarán muestras del material que se está produciendo o de bolones tomadas del área de cortes o voladuras realizadas con anterioridad.

Las muestras que se tomen de cada fuente deben contener cantidades suficientes que permitan realizar los ensayes de laboratorio correspondientes.

Todas las Fuentes de Materiales deberán ser georeferenciadas con GPS portátil, indicando sus coordenadas, a fin de que a través de ellas se pueda tener un medio de verificación de su ubicación.

2.4 TRABAJOS DE LABORATORIO

Los ensayes de laboratorio correspondientes al estudio de suelos para carreteras se realizarán conforme a los Normas AASHTO ó ASTM y serán los siguientes:

a. Clasificación visual de todas las muestras

b. Ensayes de muestras representativas (Análisis del orden del 33% del total de las muestras) provenientes de los sondeos efectuados a lo largo del trazado de la vía proyectada, para su clasificación, indicando el Índice de Grupo (IG) correspondiente, para lo cual se efectuarán

Tipo de Ensaye Designación

AASHTO ASTM

Análisis Granulométrico de los

Suelos T-88 D-422

Límite líquido de los Suelos T-89 D-423

Límite Plástico e Índice de

Plasticidad de los Suelos T-90 D-424

Clasificación Higway Research

Board, o clasificación AASHTO M-145 D-3282

Humedad Natural _D-2216

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Ensayes de clasificación (Granulometría y Limites de Consistencia) en muestras provenientes de las fuentes de materiales

Ensayes en muestras para agregados de concreto ó mezcla asfáltica

AASHTO ASTM

Análisis Granulométrico T-88 C-136

Pesos Volumétricos T-19 C-29

Desgaste Los Ángeles en muestras de

materiales para Base T-96 C-131

Sanidad (Intemperismo con Sulfato de

Sodio) T-104 C-88

Densidad T-84 y T-85 C-127 y

C-128

Absorción T-84 y T-85 C-127 y

C-128 Materia Orgánica (Arenas para

Concreto) T-21 C-40

Adherencia Asfáltica (Agregado para

mezcla Asfáltica) T-182 D-1664

AASHTO ASTM

Análisis Granulométrico de los Suelos T-88 D-422

Límite Plástico e Índice de Plasticidad

de los Suelos T-90 D-424

Clasificación Higway Research Board,

o clasificación AASHTO M-145 D-3282

Humedad Natural D-2216

CBR (California Bearing Ratio) T-193 D-1883

Pesos Volumétricos C-29

Desgaste Los Ángeles en muestras de

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2.5 INFORME

El informe del estudio de suelos para carreteras debe contener

 -Estudio geológico regional del área donde se localiza la vía.

 -Estudio geológico a lo largo del trazado de la vía, con indicación de las unidades geomorfológicas que atraviesa. Esta información será presentada en un mapa en el que se incluirán todos los detalles y datos obtenidos en el estudio realizado, como identificación de quebradas y cursos de agua principales, sitios de taludes con problemas de estabilidad, ubicación de posibles fuentes de materiales y demás elementos de utilidad al desarrollo del estudio.

 -Una descripción de las actividades realizadas durante el desarrollo del estudio geotécnico.

 -El Perfil estratigráfico de los sondeos realizados, con la clasificación correspondiente, (HRB), de cada una de las capas encontradas, indicando su espesor.

 -Análisis de resultados de los ensayes de laboratorio realizados, indicando las condiciones de los suelos existentes, por debajo de la subrasante, en base a sus características de soporte, como material de fundación de terraplenes.

 -Esquema de la localización de las fuentes de materiales, indicando los volúmenes aproximados de cada una de ellas y sus principales características, como clasificación HRB y Valor soporte CBR, en el caso de materiales a ser utilizados en el cuerpo del terraplén, o bien las propiedades de caracterización de los agregados a ser utilizados en concreto hidráulico o mezclas asfálticas.

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FORMATO DE PRESENTACIÓN DE RESUMEN DE RESULTADOS DE ENSAYES EN MUESTRAS DE SONDEOS DE LINEA

FECHA. _______________________________________ HOJA No.

PROYECTO:_________________________________________ SONDEOS:__________________________

RESULTADOS DE ENSAYES DE SUELOS

Sondeo Muestra

No. No.

3” 2” 1 ½” 1” ¾” 3/8” 4 10 40 200 LL IP 90 95 100

Estación Desviación

(m) Profundidad (cm)

GRANULOMETRIA Límite % C.B.R. a Compact.

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FORMATO DE PRESENTACIÓN DE RESULTADOS DE ENSAYES EN MUESTRAS DE FUENTES DE MATERIALES

INFORME DE ENSAYES DE SUELOS

PROYECTO: __________________________________

ENSAYE MUESTRA ESTACION DESVIACIÓN

PROFUNDIDAD (cms) SONDEO

GRANULOMETRIA

% QUE PASA TAMIZ 3” 2” 1 ½” 1” ¾” 3/8” No.4 No.10 No.40 (a) No.200 (b) Relación de Finos: (b)/(a) LIMITES DE ATTERBERG Límite Líquido

Índice de Plasticidad CLASIFICACION Clasificación H.R.B.

% C.B.R. a 90-95-100% Compactación ENSAYES ADICIONALES

Peso Vol. Seco Suelto (kg/m3) Peso Vol. Varillado (kg/m3) Equivalente de Arena (%)

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INFORME DE PRUEBAS DE C.B.R. SATURADO

PROYECTO:

CAMINO:____________________

ENSAYE No. _____________ EFECTUADO POR: __________________ MUESTRA No. CALCULO: COTEJO:_______

FUENTE DEL MATERIAL __________________________________________________

ANALISIS GRANULOMETRICO DE MATERIAL

TAMIZ ¾ 3/8” 4 10 40 200

%QUE PASA

LIMITE LIQUIDO __________________ INDICE DE PLASTICIDAD ____________

CLASIFICACION H.R.B. _____________ EQUIVALENTE DE ARENA____________

TIPO DE PRUEBA EMPLEADA

PESO VOLUM. SECO MÁXIMO kgs/m³ HUMEDAD OPTIMA %

PRUEBAS DE C.B.R. SATURADA

METODO DE COMPACTACION EMPLEADO:

% DE COMPACTACION 90 95 100

PESO VOLUM. SECO (kgs/m³) C.B.R. SATURADO

HINCHAMIENTO (%)

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III. ESTUDIO DE SUELOS PARA CIMENTACIONES DE PUENTE

Los estudios de suelos para cimentaciones de cualquier proyecto exige el conocimiento previo de las características del terreno de apoyo y del entorno donde se ubica la obra prevista. Las características del terreno de apoyo se determinan mediante una serie de actividades que en su conjunto se denomina Estudio de Suelos para Cimentaciones y deben suministrar datos suficientes del subsuelo que permitan definir las propiedades geotécnicas más importantes de los suelos y materiales existentes en el sitio de ubicación del sitio a investigar.

Se recopilará toda la información existente en estudios previos, así como Mapas geológicos publicados por el Instituto Nacional de Estudios Territoriales (INETER) y Fotografías aéreas de la zona en estudio para delinear las unidades geomorfológicas existentes en el sitio de ubicación del puente y definir las estructuras geológicas más importantes.

3.3.1 Estudio Geológico

El estudio geológico debe comprender:

-La descripción visual de los diferentes tipos de afloramientos de rocas, el grado de meteorización, las fallas y otros defectos que puedan detectarse en dichas rocas.

-El estudio debe abarcar una zona suficiente amplia a ambos lados del cauce, a partir del eje de la vía, que permita la identificación de las unidades geomorfológicas de dicha zona y señalar las unidades estructurales más importantes como fallas fracturas u otros accidentes que puedan afectar a la obra proyectada.

Exploraciones del subsuelo en el sitio de puente a investigar.

Antes de iniciar las exploraciones del subsuelo debe haber sido definida la ubicación del puente, así como la distancia entre los sitios de apoyo a fin de que los sondeos puedan efectuarse lo más cercano posible a dichos sitios. Los trabajos de exploración básicamente comprenden:

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 -Los sondeos se ejecutarán con muestreo continuo.

 -Cada sondeo se efectuará siguiendo el procedimiento de perforación y muestreo de la ASTM 1586 (Prueba de Penetración Estándar, SPT), en los estratos de suelo y ASTM D-2113, en los estratos duros o rocosos.

 -La profundidad de los sondeos debe ser, en el caso de estratos de suelo, de al menos 6.0 m a partir del fondo del cauce, teniendo en cuenta que si no se encuentran estratos resistentes a dicha profundidad, los sondeos se continuarán hasta encontrar estratos que permitan cimentar con seguridad los apoyos de la obra proyectada.

 -En caso de encontrar roca se penetrará en ella un mínimo de 2.0 m, a fin de verificar que se trata de un manto rocoso y no de formaciones cementadas accidentales o de bolones.

 -Toma de muestras los estratos encontrados en cada sondeo realizado, las que serán trasladadas al laboratorio para su análisis respectivo.

Los ensayes de laboratorio correspondientes al estudio de suelos para puentes se realizarán conforme a los Normas AASHTO ó ASTM y serán los siguientes:

Clasificación visual de todas las muestras

Ensayes de las muestras que se tomen en los sondeos efectuados para su clasificación por el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) para lo cual se efectuarán :

AASHTO ASTM

Análisis Granulométrico de los Suelos T-88 D-422

Límite Plástico e Índice de Plasticidad de los Suelos

T-90 D-424

Clasificación SUCS D-2487

(17)

3.5 INFORME

El informe del estudio de suelos para puentes debe contener

 -Estudio geológico regional del área donde se localiza el puente.

 -Estudio geológico con indicación de las unidades geomorfológicas existentes en el sitio del puente. Esta información será presentada en un mapa en el que se incluirán todos los detalles y datos obtenidos en el estudio realizado, como identificación de unidades estructurales más importantes y demás elementos de utilidad al desarrollo del estudio.

 -Una descripción de las actividades realizadas durante el desarrollo del estudio geotécnico.

 -Gráficos de prospección de cada sondeo realizado, indicando en forma numérica y gráfica el Número de Golpes (N) por cada 30 cm de penetración, así como la clasificación correspondiente, (SUCS), de cada una de las capas encontradas, indicando su espesor y la profundidad del nivel freático, si este es detectado.

 -Resumen de resultados de los ensayes de laboratorio realizados, indicando las características del subsuelo explorado, tales como, clasificación, espesor, humedad, etc, de los estratos encontrados a través de las profundidades alcanzadas en cada sondeo.

 -Recomendaciones acerca del tipo de cimentación a utilizar (Superficial o profunda), y la profundidad de desplante y valor soporte del suelo o material sobre el que se colocarán los apoyos del puente; parámetros necesarios para fines de dimensionamiento de las fundaciones de la obra proyectada.

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FORMATO DE PRESENTACION DE RESULTADOS DE ENSAYES EN MUESTRAS DE SONDEOS EN PUENTES

PROYECTO: _____________________________________-

ENSAYE MUESTRA ESTACION DESVIACIÓN PROFUNDIDAD (m) SONDEO

GRANULOMETRIA % QUE PASA TAMIZ 3/8 “ No.4 No.10 No.20 No.30

No.40 No.50 No.100 No.140 No. 200

Relación de Finos: (b)/(a) LIMITES DE ATTERBERG

Límite Líquido Índice de Plasticidad CLASIFICACION Clasificación SUCS

ENSAYES ADICIONALES Diámetro Medio (mm) Peso Unitario (Kg/cm2)

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IV. ESTUDIO DE SUELOS EN SITIOS DE TALUDES VULNERABLES

Los deslizamientos son movimientos que se producen al superarse la resistencia al esfuerzo cortante de un material a lo largo de una superficie de debilidad o a través de un franja estrecha de material menos resistente que el resto. Los deslizamientos en laderas constituyen un accidente habitual de la corteza terrestre y están asociados generalmente a lluvias intensas, generalmente se producen en laderas que poseen características favorables para su desarrollo y suelos de baja resistencia. Además hay que considerar otros elementos relacionados, como la deforestación, las aguas subterráneas, etc.

La investigación de una ladera o talud, o deslizamiento consiste en obtener toda la información posible sobre las características geológicas y geotécnicas que permitan realizar un diagnóstico de los problemas con cierto de grado de precisión y un diseño efectivo de solución. El propósito de la investigación es conocer cuáles son los parámetros básicos que afectan la estabilidad.

Se recopilará toda la información existente en estudios previos, así como Mapas geológicos publicados por el Instituto Nacional de Estudios Territoriales (INETER) y Fotografías aéreas de la zona en estudio para delinear las unidades geomorfológicas existentes en el sitio de ubicación del talud y definir las estructuras geológicas más importantes.

4.3.1 ESTUDIO GEOLÓGICO DE SUPERFICIE

El estudio geológico de superficie debe determinar:

 -Si el talud se encuentra de una zona de antiguos deslizamientos.

 -Si se detectan deslizamientos antiguos ya estabilizados, se debe evaluar la posibilidad que se reinicie su movimiento La descripción visual de los diferentes tipos de afloramientos de rocas, el grado de meteorización, las fallas y otros defectos que puedan detectarse en dichas rocas.

(20)

y señalar las unidades estructurales más importantes como, fallas fracturas, pliegues u otros accidentes que puedan afectar a la obra proyectada.

4.3.2 EXPLORACIONES DEL SUBSUELO EN EL SITIO DE TALUD A INVESTIGAR.

Antes de iniciar las exploraciones del subsuelo debe haber sido definida la ubicación del sitio de inestabilidad, así como el área a investigar que por lo general es del doble del área que comprende el problema. Los trabajos de exploración básicamente comprenden:

 -Realización, de sondeos mecánicos (perforación), en el área a investigar tanto en la zona propiamente del movimiento como por fuera de él.

 -Los sondeos se ejecutarán con muestreo continuo.

 -Cada sondeo se efectuará siguiendo el procedimiento de perforación y muestreo de la ASTM 1586 (Prueba de Penetración Estándar, SPT), en los estratos de suelo y ASTM D-2113, en los estratos duros o rocosos.

 -Los sondeos deben profundizarse hasta identificar materiales estables por debajo de los movimientos reales o potenciales.

 -En caso de encontrar el nivel freático debe registrarse la profundidad a que se encuentra dicho nivel.

 -Toma de muestras los estratos encontrados en cada sondeo realizado, las que serán trasladadas al laboratorio para su análisis respectivo.

Los ensayes de laboratorio correspondientes al estudio de suelos en sitios de taludes se realizarán conforme a los Normas AASHTO ó ASTM y serán los siguientes:

Clasificación visual de todas las muestras

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AASHTO ASTM

Análisis Granulométrico de los

Suelos T-888 D-422

Límite Plástico e Índice de

Plasticidad de los Suelos T-90 D-424

Clasificación SUCS D-2487

Peso Unitario C-97

Corte Directo D-3080

Consolidación T-216 D-2850

4.5 INFORME

El informe del estudio de suelos en sitios de inestabilidad de taludes debe contener

 -Estudio geológico regional del área donde se localiza el problema.

 -Estudio geológico con indicación de las unidades geomorfológicas existentes en el área de investigación. Esta información será presentada en un mapa en el que se incluirán todos los detalles y datos obtenidos en el estudio realizado, como identificación de unidades estructurales más importantes y demás elementos de utilidad al desarrollo del estudio.

 -Una descripción de las actividades realizadas durante el desarrollo del estudio geotécnico.

 -Gráficos de prospección de cada sondeo realizado, indicando en forma numérica y gráfica el Número de Golpes (N) por cada 30 cm de penetración, así como la clasificación correspondiente, (SUCS), de cada una de las capas encontradas, indicando su espesor y la profundidad del nivel freático, si este es detectado.

 -Análisis de resultados de los ensayes de laboratorio realizados, indicando las características del subsuelo explorado, tales como, clasificación, espesor, humedad, etc, de los estratos encontrados a través de las profundidades alcanzadas en cada sondeo.

(22)

FORMATO DE PRESENTACIÓN DE RESULTADOS DE MUESTRAS DE SONDEOS EN SITIOS DE TALUDES

PROYECTO: _____________________________________

ENSAYE MUESTRA ESTACION DESVIACIÓN

PROFUNDIDAD (cms) SONDEO

GRANULOMETRIA

% QUE PASA TAMIZ 3” 2” 1 ½” 1” ¾” 3/8” No.4 No.10 No.40 (a) No.200 (b) Relación de Finos: (b)/(a) LIMITES DE ATTERBERG Límite Líquido

Índice de Plasticidad CLASIFICACION Clasificación H.R.B.

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V. CRITERIOS PARA REVISIÓN DE ESTUDIOS DE SUELOS

5.1 ESTUDIOS DE SUELOS PARA CARRETERAS

5.1.1 GEOLOGÍA

Se comprobará la existencia y se analizará el contenido de la siguiente documentación:

 -Planos Geológicos elaborados por INETER correspondientes al área de estudio

 Planos correspondientes a la zona de los estudios previos y estudios informativos.

 Investigación geológica de superficie completa, con perfil longitudinal y dibujo del eje del trazado, con distancias al origen, indicando sitios inestables y posición de posibles fuentes de materiales.

 Informe sobre la geología general de la zona, y sobre la geología de detalle. Planos de secciones complementarias.

 -Geomorfología con incidencia en el trazado e hidrogeología.

 Información sobre obras existentes o en ejecución en la zona: desmontes y terraplenes en terrenos similares, Puentes de carretera o ferrocarril existentes, obras de paso.

5.1.2 GEOTECNIA

Se Verificará la investigación efectuada y los ensayos de laboratorio realizados, así como el grado en que los objetivos del estudio geotécnico han sido cumplidos, para ello se comprobará que el estudio incluya:

Ejecución de sondeos manuales conforme el tipo de camino en estudio.

 Caracterización geotécnica de los suelos atravesados por la trazado de la vía investigada

 Tablas conteniendo los resultados de los ensayes de laboratorio realizados.

 Niveles de espesores de los distintos de suelos encontrados a lo largo del camino.

 -Profundidad a la que se detectó el Nivel Freático, en el caso de que haya sido encontrado.

(24)

5.1.3 FUENTES DE MATERIALES

Se comprobará la existencia y se analizará en contenido de la siguiente documentación:

 Descripción de los bancos de préstamo recogidos en los mapas Geológicos y de otros yacimientos y canteras detectados.

 -Croquis acotado en planta y referencias de localización y acceso a la fuente de materiales. Se deberá verificar si se incluyen las coordenadas geodésicas, de ubicación, de la fuente investigada.

 Localización de préstamos en una planta general del trazado de la vía. Esquemas acotados en planta. Volumen estimado.

 Tabla conteniendo los resultados de los ensayos realizados a las muestras de las Fuentes de materiales investigadas.

 -Propuesta de utilización de Bancos de préstamos

5.1.4 COMPROBACIÓN SOBRE EL TERRENO

Además del examen de la documentación aportada, se comprobará, mediante el oportuno recorrido de campo

 -que el estudio geológico realizado haya establecido si existen problemas o no en la vía.

 -que se han definido suficientemente las características de los terrenos que atraviesa la vía y

 -que se han detectado los problemas de carácter geológico-geotécnico que deben ser tenidos en cuenta, ya sea en el trazado, con el fin de minimizar su incidencia; como en las fuentes de materiales. En ambos casos debe tenerse en cuenta la determinación de los estudios específicos de carácter geotécnico, para la obtención de los parámetros de suelo para la caracterización de los materiales existentes a lo largo de la vía, así como en las fuentes de materiales.

5.2 ESTUDIO EN SITIOS DE PUENTE

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 -Planos Geológicos elaborados por INETER correspondientes al área de estudio del sitio del puente

 Investigación geológica de superficie completa, del área de ubicación del puente investigado.

5.2.2 GEOTECNIA

Se Verificará la investigación efectuada y los ensayos de laboratorio realizados, así como el grado en que los objetivos del estudio geotécnico han sido cumplidos, para ello se comprobará que el estudio incluya

 Caracterización geotécnica de los suelos existentes en el sitio de ubicación del puente investigado

 Tablas conteniendo los resultados de los ensayes de laboratorio realizados.

 Niveles de espesores de los distintos de suelos encontrados en cada sondeo efectuado.

 -Perfil estratigráfico de cada uno de los sondeos realizados.

 -Tipo de cimentación a utilizar, Superficial (A través de Zapatas) o Profunda ( A través de Pilotes).

 -Profundidad de desplante y valor soporte del suelo para fines de dimensionamiento de las fundaciones del puente proyectado

(26)

 -que se han definido suficientemente las características de los terrenos que atraviesa la vía y

 -que se han detectado los problemas de carácter geológico-geotécnico que deben ser tenidos en cuenta para la evaluación del sitio, así como en la determinación de los estudios específicos de carácter geotécnico, para definir la profundidad de desplante y el valor soporte del suelo para fines de dimensionamiento de las fundaciones del puente proyectado.

5.3 ESTUDIO EN SITIOS DE TALUDES VULNERABLES

5.3.1 GEOLOGÍA

Se comprobará la existencia de la siguiente documentación:

 -Planos Geológicos elaborados por INETER correspondientes al área de estudio del sitio del talud

 Investigación geológica de superficie completa, del área de ubicación del talud investigado.

5.3.2 GEOTECNIA

Se Verificará la investigación efectuada y los ensayos de laboratorio realizados, así como el grado en que los objetivos del estudio geotécnico han sido cumplidos, para ello se comprobará que el estudio incluya

(27)

 Niveles de espesores de los distintos de suelos encontrados en cada sondeo efectuado.

 -Perfil estratigráfico de cada uno de los sondeos realizados

 -Análisis de estabilidad del talud;

La estabilización de un talud comprende los siguientes factores:

Determinar el sistema o combinación de sistemas de estabilización más apropiados, teniendo en cuenta todas las circunstancias del talud estudiado.

Diseñar en detalle el sistema a emplear, incluyendo planos y especificaciones de diseño, (Hay que considerar, los estudios topográficos, que son necesarios para la elaboración de planos.)

Instrumentación y control durante y después de la estabilización.

Debe tenerse en cuenta que en taludes, nunca existen diseños detallados inmodificables y que las observaciones que se hacen durante el proceso de construcción tienden generalmente, a introducir modificaciones al diseño inicial y esto debe preverse en las cláusulas contractuales de construcción.

 que el estudio geológico realizado haya establecido si existen problemas o no en la vía.

 -que se han definido suficientemente las características de los terrenos y

(28)

5.4 INSTRUCCIÓNES PARA LA REVISIÓN DE UN ESTUDIO DE SUELOS CON LISTA DE CHEQUEO

Paso 1

Breve revisión del estudio para ver cómo está organizado y conocer si está organizada la información conforme el contenido del estudio.

Paso 2

Considerar para cada pregunta de revisión si ésta es relevante o importante para las decisiones para o dentro del proyecto específico. Si es así introducir “Sí” en la columna 2. Al final de cada sección de la lista de revisión si existe algún elemento del Estudio de Suelos de importancia correspondiente a esa parte de la lista, que no esté identificado y que pudiera ser relevante, podrá agregarse en los espacios en blanco provistos para eso al final de la sección.

Paso 3

Si la pregunta de revisión se consideró relevante, revisar el Estudio de Suelos con mayor detalle para conocer si la información específica identificada en la pregunta se encuentra en el estudio, y de ser así, si está adecuadamente tratada para fines del proceso decisorio. Se es así, introduciremos “Sí” en la columna 3. Si es no introduciremos “no”

Al momento de considerar si la información es suficiente para el proceso decisorio, el revisor debe considerar si existen omisiones de información y si estas son esenciales. Si no, entonces puede resultar innecesario requerir la información. Esto evitará atrasos innecesarios en el proceso. Los aspectos a ser considerados incluirán:

Aplicación de los aspectos técnicos que sean necesarios para la toma de decisiones del proyecto.

Si el proceso descrito en la etapa de Estudio se refiere a un estudio preliminar o uno detallado. Si los suelos existentes a lo largo de la vía o en el área investigada han sido debidamente caracterizados.

Si existen aspectos posteriores requeridos que precisen un examen en detalle de las características de los suelos existentes a lo largo de la vía o área de estudio.

Paso 4

(29)

5.4.1 LISTADECHEQUEOPARALOSESTUDIOSDESUELOS

5.4.1.2 Sección I: Descripción Del Proyecto

SECCION I DESCRIPCION DEL PROYECTO

Pregunta de Revisión

¿Re

le

van

te ?

¿Ad

ecu

ad

am

en

te

tra

ta

d

a?

Observaciones

Objetivos y características físicas del Proyecto

1.1. ¿El proyecto presentado integra las conclusiones del estudio?

1.2 ¿Se ha descrito el plan de ejecución del proyecto, detallando la duración y fechas de inicio y final para las fases de campo, laboratorio y gabinete

1.3 ¿Se ha descrito todos los componentes principales del Estudio?

1.4 Se ha identificado la localización del proyecto, empleando los mapas, planos y esquemas necesarios?

(30)

5.4.1.2 Sección II: Trabajos De Campo Y Laboratorio

SECCION II: TRABAJOS DE CAMPO Y LABORATORIO

¿Re le van te ? ¿Ad ecu ad am en t e t ra ta d a? Observaciones

2.1. TRABAJOS DE CAMPO

2.1.1) SONDEOS DE LÍNEA

2.1..1.1) Los Sondeos se efectuaron conforme los TdR

2.1.1.2) Se alcanzó la profundidad prevista

2.1.1.3) El espaciamiento entre Sondeos está acorde con los TdR

2.1.1.4) Las muestras son representativas de los estratos encontrados

2.1.1.5) Son tratadas adecuadamente las muestras al ser trasladadas al Laboratorio 2.1.1.6) En Carpetas de rodamiento existentes se les practicó prueba de carga con placas 2.1.1.7) En carpetas de rodamiento existentes se les practicó pruebas con Viga Benkelman

2.1.2) FUENTES DE MATERIALES

2.1.2.1) La ubicación está claramente definida

2.1.2.2) Se realizó la cantidad de calicatas previstas

2.1.2.3) El volumen está claramente cuantificado

2.1.2.4) Las muestras son representativas del material existente en la fuente

2.1.2.5) Son tratadas adecuadamente las muestras al ser trasladadas al Laboratorio

2.1.3) SONDEOS MECANIZADOS

2.1.3.1) La ubicación de los sondeos está claramente definida

2.1.3.2) Se alcanzó la profundidad prevista en cada sondeos

(31)

Pregunta de Revisión ¿Re le van te ? ¿Ad ecu ad am en te tra ta d a? Observaciones

2.1.3.6) Se tomo muestras inalteradas con tubo Shelby

2.1.3.7) Se realizó perforación rotativa

2.1.3.8) Se determinó el Nivel Freático en cada Sondeo

2.1.3.9) Las muestras al ser trasladadas al Laboratorio son tratadas adecuadamente

2.2) TRABAJOS LABORATORIO

2.2.1) MUESTRAS DE SONDEOS DE LÍNEA

2.2.1.1) Se efectuaron los ensayes de Clasificación suficientes para caracterizar los materiales existentes a lo largo de la vía 2.2.1.2) Se determino la Humedad Natural de los materiales existentes en cada sondeo. 2.2.1.3) Se realizaron Ensayes de CBR a muestras representativas de los materiales encontrados en los sondeos.

2.2.1.4) Los ensayes de C.B.R. se practicaron a muestras predominantes en sondeos con el espaciamiento acorde con los TdR

2.2.2) MUESTRAS DE FUENTES DE MATERIALES

2.2.2.1) Se le realizó ensayes de Clasificación a las muestras obtenidas en la fuente para su caracterización.

2.2.2.2) Se le realizó ensayes de CBR a muestras representativas de la Fuente

2.2.2.3) Se le determinó la humedad Natural a cada tipo de Material existente en la fuente 2.2.2.4) A los materiales rocosos se le determinó la prueba de Desgaste Los Ángeles 2.2.2.5) A los materiales rocosos se le practicó el ensaye de Intemperismo Acelerado

(32)

¿Re

le

van

te ?

¿Ad

ecu

ad

am

en

te

tra

ta

d

a?

Observaciones

2.3) MUESTRAS DE SONDEOS MECANIZADOS

2.3.1) Muestras representativas de cada Sondeo se les practicó los ensayes de clasificación para su caracterización.

2.3.2) Se le determinó la humedad Natural a los estratos encontrados en el área investigada 2.3.3.) Se le determinó el peso unitario a muestras representativas de los materiales existentes en el área investigada

2.3.4) Se le practicó ensaye de resistencia a la compresión en núcleos de roca

(33)

5.4.1.3 Sección III: Presentación De Informe

SECCION III PRESENTACIÓN DE INFORME

¿Re le van te ? ¿Ad ecu ad am en te tra ta d a? Observaciones

3.1. ¿Está la información disponible en un documento claramente definido? 3.2 ¿Se ha organizado el estudio con una estructura lógica y clara de manera que el lector pueda localizar la información fácilmente?

3.3 ¿Existe un índice de contenido al inicio del Estudio?

4.4 ¿Existe una descripción clara de los procesos seguidos?

4.5 ¿Se ha efectuado una presentación comprensible pero concisa, evitando datos e información irrelevante?

4.6 Se realiza un uso adecuado en la presentación de tablas, planos y otros gráficos?

4.7 ¿ Se han justificado todos los análisis y conclusiones mediante datos y evidencias? 4.8 ¿Se utiliza una terminología consistente a lo largo del estudio?

4.9 ¿Se ha hecho una presentación razonable y en la medida de lo posible imparcial y

objetiva?

(34)

5.5 INFORME DE REVISION.

Cuando se ha concluido la revisión se prepara un documento que resume las conclusiones de la revisión y su calificación, así como la ruta de decisión asumida a partir de esos resultados y su relación con otros aspectos del estudio general. En dicho se debe especificar que:

a) El Estudio tiene fallas serias y se debería preparar un suplemento antes de tomar una decisión. El informe de revisión debe indicar sobre qué aspectos y cómo se debe hacerlo.

b) El Estudio tiene fallas menores: información adicional puede ser proporcionada después de la toma de decisiones.

c) El Estudio tiene fallas, que solamente pueden ser solucionadas en la fase de implementación y pueden así ser incorporadas en el programa de monitoreo o traducidos y medidas correctores extras.

d) El Estudio es de buena calidad; la decisión puede ser tomada.

(35)

VI. CONCEPTOS A CONSIDERAR EN LA APLICACIÓN DE LA GEOTECNIA

6.1 GENERALIDADES

Todas las obras de ingeniería civil descansan, de una u otra forma, sobre el suelo, y muchas de ellas, además, utilizan la tierra como elemento de construcción para terraplenes, diques y rellenos en general; por lo que, en consecuencia, su estabilidad y comportamiento funcional y estético estarán regidos, entre otros factores, por la conducta del material de asiento situado dentro de las profundidades de influencia de los esfuerzos que se generan, o por la del suelo utilizado para conformar los rellenos. Si se sobrepasan los límites de la capacidad resistente del suelo, o si aún sin llegar a ellos las deformaciones son considerables, se pueden producir esfuerzos secundarios en los miembros estructurales, quizás no tomados en consideración en el diseño, productores a su vez de deformaciones importantes, fisuras, grietas, etc., que pueden producir, en casos extremos, el colapso de la obra. En consecuencia, las condiciones del suelo como elemento de sustentación y construcción y las del cimiento como dispositivo de transición entre aquél y la supraestructura, han de ser siempre observadas, al través de una correcta investigación de mecánica de suelos.

Durante los últimos años se han estado empleando cada vez más los vocablos geotécnia y geomecánica para significar la asociación de las disciplinas que estudian la corteza terrestre desde el interés de la ingeniería civil, concurriendo a este vasto campo ciencias como la geología con sus diversas ramas y la geofísica con su división, la sismología. A la vista de los tres (3) materiales sólidos naturales que ocupan nuestra atención, podemos dividir la geotécnia en: mecánica de suelos, mecánica de rocas y mecánicas de nieves, noveles especialidades, todas presentadas en orden de aparición dentro de las cuales la última no tiene cabida en nuestro medio tropical. La más vieja de las nuevas, la mecánica de suelos, versa sobre un material heterogéneo, disímil de partícula a partícula, donde su contenido de humedad que puede ser variable con el tiempo ejerce capital influencia sobre su comportamiento; muy distinto al de otros materiales de construcción tales como el acero y el hormigón, donde las cualidades físicas son impresas a voluntad, con relativa facilidad. al través de procesos metalúrgicos que ofrecen una amplia gama de productos finales, en el primer caso, y mediante diseños de mezclas en el segundo, todo en armonía con las necesidades de un proyecto dado.

(36)

De manera general puede decirse que La Geotecnia es una ciencia, de la que forma parte la Mecánica de Suelos, que estudia el comportamiento de los suelos, sus técnicas se aplican a casi todas las ramas de la Ingeniería Civil. Sus aplicaciones en las diversas ramas de la ingeniería se citan brevemente a continuación:

Estructuras.- Se aplica al diseño de fundaciones en general.

Hidráulica.- En el diseño de Obras Hidráulicas (canales, presas, reservorios de almacenamiento, etc.), hidráulica de ríos, puertos, etc.

Sanitaria.- Diseño de redes de alcantarillado sanitario y pluvial (zanjas, entibamientos), Diseño de plantas de tratamiento de aguas residuales (estudio del suelo del lecho, permeabilidad de los estratos), diseño de rellenos sanitarios, etc.

Medio ambiente.- Estudios para conocer el grado de contaminación del subsuelo, permeabilidad de los estratos para conocer la velocidad de difusión de contaminantes, etc.

Carreteras.- Estudios geotécnicos de suelo en general de toda el área donde se pretende construir la carretera, estabilidad de taludes, compactación de suelos, etc

Como es posible apreciar la Geotecnia se aplica en una amplia variedad de tópicos. En casos como la construcción de carreteras los estudios geotécnicos resultan imprescindibles.

6.2 CONCEPTOS BASICOS

6.2.1 ENSAYES DE LABORATORIO

Los ensayes de laboratorio son utilizados para caracterizar a los suelos encontrados en las áreas o sitios de estudio, por lo que con el objeto de determinar las propiedades físicas de cada suelo muestreado, es necesario efectuar varias pruebas, las que se detallan a continuación con su Norma correspondiente de la AASHTO y/o ASTM.

Análisis Granulométrico; AASHTO T-88 (ASTM D-422)

El análisis granulométrico es una prueba para determinar cuantitativamente la distribución de los diferentes tamaños de partículas del suelo.

Límite Líquido AASHTO T-89 (ASTM D-423)

(37)

Límite Plástico AAHSTO T-90 (ASTM D-424)

El límite plástico en la mínima cantidad de humedad con la cual el suelo se vuelve a la condición de plasticidad.

Para contenidos de humedad mayores que el Límite Plástico se presenta una caída muy pronunciada en la estabilidad del suelo.

Índice de plasticidad AASHTO T-90 (ASTM D-424)

El Índice de plasticidad es la diferencia entre el Límite Líquido y el Límite Plástico o Índice el grado de contenido de humedad en el cual el suelo permanece en estado plástico antes de cambiar el Estado Líquido.

Contenido de Humedad ASTM D 2216

El contenido de humedad es la relación del peso del agua y el peso seco, de un suelo. El conocimiento de la humedad natural de un suelo permite estimar su posible comportamiento, como subrasante ya que sí dicho contenido de humedad esta próximo al Limite Líquido es casi seguro que se está tratando con un suelo muy sensitivo que perderá buena parte de su resistencia original al ser alterado por el equipo de movimiento de tierras; por el contrario si el contenido de humedad es cercano al Límite Plástico en la época más humedad del año, puede anticiparse que el suelo presentará un buen comportamiento.

Determinación de la resistencia de los Suelos:

El ensaye de resistencia más utilizado en nuestro medio es el CBR (Relación California de Soporte) AASHTO T-193 (ASTM D-1883), para caracterizar el valor soporte de los suelos como material de fundación de carreteras o para ser utilizados como material de sub-base o base.

El CBR es una medida de la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo, bajo condiciones de densidad y humedad cuidadosamente controladas y se expresa en porcentaje como la razón de la carga unitaria que se requiere para introducir un pistón dentro del suelo, a la carga unitaria requerida para introducir el mismo pistón a la misma profundidad en una muestra patrón (piedra partida).

El ensaye de Corte Directo es otro ensaye que mide el esfuerzo cortante de los suelos y permite obtener los parámetros de Angulo de Fricción ( ) y Cohesión (c), parámetros utilizados en el cálculo de estabilidad de taludes y en el caso de cimentaciones para el cálculo de capacidad de carga de los suelos.

Clasificación De Los Suelos

(38)

Los sistemas de clasificación facilitan un lenguaje común para expresar características del suelo, que son infinitamente variables, sin presentar una descripción detallada.

Muchos de los sistemas de clasificación de suelos fueron diseñados por Ingenieros para sus usos y son basados en propiedades como la distribución del tamaño de grano y la plasticidad; sin embargo se debe ser precavido al usarlas, la solución de problemas de suelos a partir únicamente de la clasificación puede conducir a resultados desastrosos, por eso se deben considerar como una guía para predecir un comportamiento y no excluye la realización de determinados ensayes de laboratorio.

6.2.2 CLASIFICACIÓN AASHTO:

L

a clasificación de los suelos utilizados para caminos y carreteras es la Higway Research Board (HRB) o Sistema AASHTO (American Association of State Higway Officials.

El sistema de clasificación de la AASHTO fue desarrollado en 1929 por la American Association of State Highway and Transportation Officials y el Committee on Classification of Materials for Subgrades and Granular Type Roads of the Highway Research Board de la ASTM.

La clasificación se realiza basada en el tamaño del grano y en la plasticidad, de acuerdo con este sistema y con base en su comportamiento, los suelos están clasificados en ocho grupos designados por los símbolos del A-1 al A-8. En este sistema de clasificación los suelos inorgánicos se clasifican en 7 grupos que van del A-1 al A-7. Estos a su vez se dividen en una total de 12 subgrupos. Los suelos con elevada proporción de materia orgánica se clasifican como A-8.

Los suelos clasificados en los grupos A-1, A-2 y A-3 son suelos grueso granulares con un 35% o menos pasa la malla 200, y los que presentan una cantidad superior en pasa malla 200 son clasificados en los grupos A-4, A-5, A-6 y A-7, estos son suelos finos o materiales limosos y arcillosos. La clasificación es basada en los siguientes criterios:

a. Tamaño de grano:

Se distinguen tres tamaños principales: grava, arena y finos (limo y arcilla). Los bloques de roca (tamaño superior a los 75mm) encontrados dentro de la muestra de suelo, se excluyen de la porción de análisis para la clasificación, pero se registra la cantidad presente.

b. Plasticidad:

(39)

Para evaluar la calidad de un suelo desde el punto de vista de vías, se desarrolló una expresión matemática conocida como Índice de Grupo, este índice es escrito entre paréntesis luego de la designación de grupo o subgrupo. La fórmula para el cálculo es la siguiente:

IG = 0.2a + 0.005ac + 0.01bd

Donde:

a = es la fracción del suelo que pasa la malla 200, mayor que 35 y sin exceder de 75, expresado en número entero (0 a 40)

b = porcentaje que pasa el tamiz No.200, mayor que 15 y sin exceder de 55, expresado en número entero (0 a 40)

c = es la parte del límite liquido mayor de 40 y sin exceder de 60, expresado en número entero (0 a 20)

d = La parte del Índice de plasticidad mayor de 10 y sin exceder de 30, expresado en número entero (0 a 20).

IG = 0.2(Pasa 200 –35) + 0.005(Pasa 200 –35)(LL – 40) + 0.01(Pasa 200 – 15)(IP – 10)

Algunas reglas con respecto al uso de esta ecuación son las siguientes:

Si el valor obtenido es negativo, se debe asumir como IG = 0 El límite superior para el Índice del Grupo es de 20

El IG debe redondearse a valores enteros: Por ejemplo si el valor obtenido es IG = 3.3 realmente es IG = 3 ó si es IG = 3.5 realmente es IG = 4

El Índice de grupo de A-1-a, A-1-b, A-3, A-2-4 y A-2-5 siempre es igual a cero

Para los grupos A-2-6 y A-2-7, el Índice de grupo se calcula con la última parte de la ecuación, dependiendo solo del IP.

En general, la calidad en el comportamiento de un suelo es inversamente proporcional al Índice de Grupo.

Descripción de los grupos de clasificación

Suelos granulares: Son aquellos que tienen 35% o menos, del material fino que pasa el tamiz No.200. Estos suelos forman los grupos A-1, A-2 y A-3.

Grupo A-1: El material de este grupo comprende las mezclas bien graduadas, compuestas de fragmentos de piedra, grava, arena y material ligante poco plástico. Se incluye también en este grupo mezclas bien graduadas que no tienen material ligante.

(40)

Subgrupo A-1-b: Incluye aquellos materiales formados predominantemente por arena gruesa bien gradada, con o sin ligante.

Grupo A-2: Comprende una gran variedad de material granular que contiene menos del 35% del material fino.

Subgrupos A-2-4 y A-2-5: Pertenecen a estos Subgrupos aquellos materiales cuyo contenido de material fino es igual o menor del 35% y cuya fracción que pasa el tamiz número 40 tiene las mismas características de los suelos A-4 y A-5, respectivamente.

Estos grupos incluyen aquellos suelos gravosos y arenosos (arena gruesa), que tengan un contenido de limo, o índices de Grupo, en exceso a los indicados por el grupo A-1. Así mismo, incluyen aquellas arenas finas con un contenido de limo no plástico en exceso al indicado para el grupo A-3.

Subgrupos A-2-6 y A-2-7: Los materiales de estos subgrupos son semejantes a los anteriores, pero la fracción que pasa el tamiz número 40 tiene las mismas características de los suelos A-6 y A-7, respectivamente.

Grupo A-3: En este grupo se encuentran incluidas las arenas finas, de playa y aquellas con poca cantidad de limo que no tengan plasticidad. Este grupo incluye, además, las arenas de río que contengan poca grava y arena gruesa.

Suelos finos limo arcillosos: Contienen más del 35% del material fino que pasa el tamiz número 200. Estos suelos constituyen los grupos A-4, A-5, A-6 y A-7.

Grupo A-4: Pertenecen a este grupo los suelos limosos poco o nada plásticos, que tienen un 75% o más del material fino que pasa el tamiz número 200. Además, se incluyen en este grupo las mezclas de limo con grava y arena hasta en un 64%

Grupo A-5: Los suelos comprendidos en este grupo son semejantes a los del anterior, pero contienen material micáceo o diatomáceo. Son elásticos y tienen un alto límite líquido; circunstancia que hace que estos suelos sean muy compresibles y elásticos.

(41)

arena y grava sea inferior al 64%. Las propiedades arcillosas aumentan paralelamente al índice de grupo (que varía de 1 a 20) y presentan, generalmente, grandes cambios de volumen entre los estados secos y húmedo, siendo más pronunciadas cuanto mayor es el índice de grupo,

Grupo A-7-5: Incluye aquellos materiales cuyos índices de plasticidad no son muy altos con respecto a sus límites líquidos. Sus cambios de volumen son grandes, pero menores que los del grupo A-7-6.

Subgrupo A-7-6: comprende aquellos suelos cuyos índices de plasticidad son muy elevados con respecto a sus límites líquidos y que, además, experimentan cambios de volumen extremadamente grandes y son también muy elásticos.

Grupo A-8: El Suelo típico de este grupo es la turba, que se compone principalmente de materia orgánica y cuya compresibilidad es enorme. También se incluyen en este grupo los suelos cuyo contenido de materia orgánica, sin ser tan grande, es suficiente para darles la compresibilidad e inestabilidad características de la misma

La clasificación de estos materiales se basa en la inspección visual y no depende de lo que pase el tamiz No.200, ni del Límite Líquido ó el Índice de Plasticidad, ya que como se dijo anteriormente su composición principal o parcial es la materia orgánica descompuesta, y por lo general tiene una textura fibrosa, color café oscuro o negro y con olor a podrido.

Índice de Grupo: Aquellos suelos que tienen un comportamiento similar se hallan dentro de un mismo grupo, están representados por un determinado índice. La clasificación de un suelo en un determinado grupo se basa en su límite de líquido, grado de plasticidad y porcentaje de material fino que pasa el tamiz número 200. Los índices de grupo de los suelos granulares están generalmente comprendidos entre 0 y 4; los correspondientes a los suelos limosos, entre 8 y 12 y los de suelos arcillosos, entre 11 y 20, o más. Cuando se indica un índice de grupo hay que colocarlo entre paréntesis. Así, por ejemplo, A-2-4(1), quiere decir un suelo A-2-4 cuyo índice de grupo es 1.

(42)

Clasificación de suelos por el método AASHTO

Clasificación general Materiales granulares (35% ó menos, pasa el tamiz No.200) Materiales Limo-Arcillosos (Más del 35% para el tamiz No.200)

Grupos A-1 A-2

A-4 A-5 A-6

A-7

Subgrupos A-1-a A-1-b A-3 A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7 A-7-5

A-7-6 Porcentaje que pasa el

tamiz:

No.10(2.00 mm) 50 máx. - - - -

No.40 (0.425 mm) 30 máx. 51 mín. - - - -

No.200 (0.075 mm) 15 máx. 25 máx. 10 máx. 35 máx. 35 máx. 35 máx. 35 máx. 36 mín. 36 mín. 36 mín. Características del material

que pasa el tamiz No.40 (0.425 mm):

Límite Líquido - - 40 máx. 41 mín. 40 máx. 41 mín. 40 máx. 41 mín. 40 max. 41 mín. Indice de Plasticidad 6 Máx. NP 10 máx. 10 máx. 11 mín. 11 mín. 10 máx. 10 máx. 11 mín. 11 mín.*

Indice de grupo 0 0 0 0 4 Máx. 8 Máx. 12 Máx. 16 Máx. 20 Máx.

Terreno de Fundación Excelente a bueno Regular a malo

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CLASIFICACION DE LOS DISTINTOS GRUPOS COMO CIMIENTOS DE UN CAMINO.

Los grupos A-1-a, A-1-b, A-2-4, A-2-5 y A-3, son satisfactorios como cimiento si están adecuadamente drenados y consolidados, sobre ellos no es preciso disponer más que un firme de características adecuadas al tráfico, de un espesor moderado. En ocasiones, estos suelos precisan la adición de pequeñas cantidades de algún ligante, bien sea natural (arcilla, limo) o artificial (cemento, asfalto), con el fin de darles estabilidad y hacerlos menos erosionables (especialmente los del grupo A-3).

Los suelos de los demás grupos no son tan satisfactorios, y son peores cuando mayor es el índice de grupo. Requieren, en general, la colocación de una capa del cimiento entre el suelo y el pavimento propiamente dicho tanto más gruesa cuando peor sea el suelo.

Los suelos A-4 tienen tendencia a absorber agua rápidamente, en cantidad tal que llega a hacerles perder su estabilidad, aunque no medie manipulación alguna. Tienen bastante capilaridad, por lo cual pueden sufrir entumecimiento en las regiones donde se producen heladas, con los consiguientes desperfectos en el firme. Los suelos A-5 son análogos, pero más elásticos, lo cual dificulta notablemente su consolidación. Sus cambios de volumen correlativos a los de humedad pueden producir también grietas en los pavimentos. Tanto en uno como en otro grupo el drenaje debe ser perfecto.

Los suelos A-6, más arcillosos, son más impermeables, y, por lo tanto, absorben la humedad más difícilmente; pero si llegan a absorberla, pasan a un estado semilíquido, en el cual se infiltran por los intersticios del macadam, produciéndose así depresiones importantes en la superficie del mismo. El drenaje del firme, por lo tanto, ha de ser también cuidadoso; pero en cambio, el de las masas de terreno (terraplenes, etc.), aunque también efectivo, no precisa ser tan importante como en los suelos A-4 y A-5, ya que la humedad sólo penetra muy lentamente en el interior de las mismas.

Durante la construcción hay que tener en cuenta que la consolidación de estos materiales, si se encuentran saturados, es muy lenta, sin que un apisonado, por enérgico que sea, sirva para acelerarla más que en muy pequeña proporción.

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Los suelos A-8 se considera que son incapaces de servir para cimentación de un firme, ni siquiera con la ayuda de una espesa capa de cimiento. El problema consiste en hallar el medio de apartarlos, por excavación, voladura, etc. Hay casos, sin embargo, en que esto resulta económicamente imposible, y entonces hay que recurrir a establecer un enfajinado, una malla de pilotes de madera o emplear algún otro medio que mejore las cualidades resistentes del terreno.

6.2.3 SISTEMA DE CLASIFICACIÓN UNIFICADA DE SUELOS (SUCS)

La forma original del sistema de clasificación de suelos fue desarrollada por Casagrande en 1942, como una herramienta para ser usada en las construcciones diseñadas por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de Estados Unidos durante la Segunda Guerra Mundial. En 1952 el Cuerpo de Ingenieros en cooperación con el US. Bureau Reclamation, revisó el sistema creado y es aún en la actualidad, es el más usado por los Ingenieros en la clasificación de suelos.

La clasificación es basada en las propiedades de plasticidad y en la distribución del tamaño de grano, según esta última, el sistema divide el suelo en dos grandes categorías:

Suelos Grueso granulares: Son aquellos materiales en los cuales el porcentaje retenido en la malla No.200 es superior al 50%. Dentro de ellos están las fracciones de arena y grava, son suelos donde la distribución del tamaño y la forma de los granos influye notablemente en las propiedades ingenieriles del suelo.

Suelos Fino granulares: Son los suelos en los cuales en 50% o más pasa la malla No.200. En estos suelos se incluyen las fracciones limo y arcilla, así como las fracciones de carácter orgánico. En los suelos finos son las propiedades de plasticidad las usadas para su clasificación. Como los suelos raras veces existen separados en la naturaleza como gravas, arenas o cualquier elemento simple, sino que se encuentran mezclados entre sí en proporciones variables, el contenido de partículas de diferentes tamaños y características, contribuye en forma determinante en las propiedades del suelo. El sistema unificado se basa en esas características y mediante sencillos símbolos permite identificar los suelos y determinar su comportamiento como material de construcción.

(45)

La combinación de esos símbolos o letras son las que permiten la clasificación del suelo. Por ejemplo SW designa una Arena Bien Graduada y ML un Limo de Baja Compresibilidad.

La información básica que permite la identificación de los diversos suelos clasificados por este sistema se suministra en la tabla siguiente:

G (del término Inglés Gravel) Fracción de suelo más grueso o tamaño grava.

S (del término Inglés Sand): Fracción del suelo con tamaño de grano comprendido entre

malla No.4 y malla No.200.

M (del término sueco Mo): Fracción fina del suelo que no posee propiedades de

plasticidad, o de tener, es muy baja.

C (del término Inglés Clay): Fracción fina del suelo que posee propiedades de plasticidad.

W (del término Inglés Well): Buena gradación del suelo, o sea que dentro de la masa de

suelo hay predominio de un tamaño de grano.

P (del término Inglés Poorly): Mala gradación. Significa que dentro de la masa de suelo

hay variedad en el tamaño de grano, aunque haya predominio de uno de ellos.

L (del término Inglés Low): Suelos con baja plasticidad, son aquellos donde LL<50

H (del término Inglés High): Suelos con alta plasticidad, aquellos donde LL>50

Respecto a la Plasticidad: